專(zhuān)利名稱(chēng)：基于地面數(shù)字電視的高效ldpc譯碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信中的譯碼處理技術(shù)，尤其是涉及一種基于地面數(shù)字電視的高 效LDPC譯碼器。
背景技術(shù)：
隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電視經(jīng)歷黑白電子電視、彩色電視時(shí)代，目前正在 面向數(shù)字化和高清晰度方向迅速發(fā)展，模擬電視在全世界范圍內(nèi)正在逐步消退。在眾多的 應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)字電視是一個(gè)廣受關(guān)注且正處于快速發(fā)展階段的行業(yè)，數(shù)字電視的發(fā)展將 對(duì)整個(gè)電子信息行業(yè)的發(fā)展有重大意義。數(shù)字電視技術(shù)將帶來(lái)一場(chǎng)深刻的革命，這不僅僅 局限在技術(shù)革命，還將帶來(lái)廣播電視運(yùn)營(yíng)體制、管理方式以及用戶收聽(tīng)收看電視節(jié)目方式 的根本性變革，甚至對(duì)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。低密度奇偶校驗(yàn)(Low Density Parity Check, LDPC)碼是第四代移動(dòng)通信的關(guān) 鍵技術(shù)之一，在移動(dòng)和固定無(wú)線通信、衛(wèi)星通信、數(shù)字電視和廣播、光纖通信以及磁盤(pán)存儲(chǔ) 等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其已經(jīng)被列為多種數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中的信道編碼方 案，例如我國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)CTTB、我國(guó)移動(dòng)多媒體廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CMMB、 歐洲的數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)DVB-S等標(biāo)準(zhǔn)，它們所應(yīng)用的LDPC碼前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，使 系統(tǒng)能夠更加可靠地支持更多的無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)。在通常情況下，線性分組碼譯碼復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成指數(shù)關(guān)系，當(dāng)碼長(zhǎng)增加到一定程 度后，譯碼復(fù)雜度將是不可控的。但由于LDPC碼校驗(yàn)矩陣具有稀疏特性，其譯碼算法的復(fù) 雜度和碼長(zhǎng)成線性關(guān)系，克服了長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算復(fù)雜度問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，解決目前譯碼處理需要 花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間、消耗較多資源的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器， 其包括前端通信處理機(jī)，用于將接收的幀體數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪分塊、解交織、解映射處理后， 輸出軟比特信息；串-并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于在軟比特信息之前停補(bǔ)0，形成軟比特譯碼塊，且將軟 比特譯碼塊并行輸出；迭代譯碼模塊，用于接收并行的軟比特譯碼塊信息，通過(guò)多次迭代譯碼輸出并行 的硬比特?cái)?shù)據(jù)，并指示正確譯碼；并-串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將并行的硬比特?cái)?shù)據(jù)恢復(fù)成串行的硬比特?cái)?shù)據(jù)輸出， 去除掉LDPC校驗(yàn)位和BCH校驗(yàn)位，解擾輸出成連續(xù)的傳輸流。其中，所述迭代譯碼模塊包括比特節(jié)點(diǎn)處理單元，用于完成比特節(jié)點(diǎn)信息的更新以及硬判決；
校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元，用于完成校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息的更新以及判斷是否滿足校驗(yàn)方程；存儲(chǔ)單元陣列，用于存儲(chǔ)器、保存比特節(jié)點(diǎn)信息和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息；迭代譯碼控制單元，用于控制比特節(jié)點(diǎn)處理單元、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元執(zhí)行迭代操 作。
其中，所述比特節(jié)點(diǎn)處理單元包括59個(gè)并行的變量節(jié)點(diǎn)處理單元，分別對(duì)應(yīng)LDPC 校驗(yàn)矩陣中59個(gè)列塊，且在0. 4、0. 6或0. 8編碼效率對(duì)應(yīng)在某一列塊中包含的單元陣或置 換陣不相同。其中，所述校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元包括35個(gè)并行的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息更新處理單元，分別 對(duì)應(yīng)LDPC校驗(yàn)矩陣中的35個(gè)行塊。其中，所述存儲(chǔ)單元陣列根據(jù)LDPC校驗(yàn)矩陣中的各個(gè)校驗(yàn)塊的循環(huán)偏移有些是 相同的，而循環(huán)偏移相同的校驗(yàn)塊有著相同的訪問(wèn)方法的特點(diǎn)，將若干個(gè)循環(huán)偏移相同的 RAM單元合并成一整塊存儲(chǔ)量大的RAM單元。其中，所述前端通信處理機(jī)包括幀體數(shù)據(jù)裁剪模塊，用于將幀體數(shù)據(jù)根據(jù)解映射精度要求截成相應(yīng)位數(shù)的數(shù)據(jù) 塊；解交織模塊，用于對(duì)幀體數(shù)據(jù)裁剪模塊裁剪出的數(shù)據(jù)塊執(zhí)行解交織操作；解映射模塊，用于根據(jù)不同的正交振幅調(diào)制模式，實(shí)現(xiàn)不同的軟比特解映射的計(jì)
笪弁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行采用LDPC迭代譯碼處理，大大 隨見(jiàn)了譯碼處理時(shí)間，且可以大大的減小了 RAM資源的開(kāi)銷(xiāo)，前后比較后得到將近較少了 50%的資源。


圖1是本發(fā)明提出的QC-LDPC譯碼器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中迭代譯碼模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是迭代譯碼控制處理的流程示意圖。圖4是圖2中比特節(jié)點(diǎn)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖2中校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式在國(guó)標(biāo)數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)中，其前向糾錯(cuò)編碼由外碼(BCH碼)和內(nèi)碼 (LDPC碼)級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。CTTB標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼是一種準(zhǔn)循環(huán)LDPC (QC-LDPC)碼，其譯碼電路 如圖1所示，包括前端通信處理機(jī)(FECP，F(xiàn)ront End Communication Processor) 1和前端 通信解碼器(FECD, Front End Communication Decode) 2。其中，前端通信處理機(jī)1包括幀體數(shù)據(jù)裁剪模塊11，其用于將從均衡器及解系統(tǒng) 信息模塊輸出的幀體數(shù)據(jù)根據(jù)解映射精度要求截成相應(yīng)位數(shù)的數(shù)據(jù)塊；解交織模塊12，用 于對(duì)幀體數(shù)據(jù)裁剪模塊11裁剪出的數(shù)據(jù)塊執(zhí)行解交織操作；解映射模塊13，用于根據(jù)不同 的正交振幅調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)模式，實(shí)現(xiàn)不同的軟比特解映 射方法，即軟比特的計(jì)算。
另外，前端通信解碼器2包括串-并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊21，用于接收解映射模塊13輸 出的軟比特信息，并在其之前停補(bǔ)5個(gè)0，形成7493個(gè)軟比特譯碼塊，并將這些軟比特譯碼 塊按一定規(guī)律并行輸出，以達(dá)到譯碼要求；迭代譯碼模塊22，用于接收并行的軟比特信息， 通過(guò)多次迭代譯碼方法輸出并行的硬比特?cái)?shù)據(jù)，并指示正確譯碼；并-串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊23， 用于將并行的硬比特?cái)?shù)據(jù)按一定規(guī)則恢復(fù)成串行的硬比特?cái)?shù)據(jù)輸出，然后去除掉LDPC校 驗(yàn)位和BCH校驗(yàn)位，解擾輸出成連續(xù)的傳輸流(Transport Stream, ST)。結(jié)合圖2所示，迭代譯碼模塊22是LDPC譯碼的核心部分，其實(shí)現(xiàn)上相對(duì)比較復(fù) 雜，為降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，將其劃分成各個(gè)功能獨(dú)立的組成部分，包括比特節(jié)點(diǎn)處理單元 221或變量節(jié)點(diǎn)更新單元221，用于完成比特節(jié)點(diǎn)信息的更新以及硬判決；校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單 元222，完成校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息的更新以及判斷是否滿足校驗(yàn)方程；存儲(chǔ)單元陣列223，包括保 存初始LLR(Log-Likelihood Ratio)的存儲(chǔ)器、保存比特節(jié)點(diǎn)信息和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息的多個(gè) 存儲(chǔ)單元；迭代譯碼控制單元224，用于控制比特節(jié)點(diǎn)處理單元221、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元222 的動(dòng)作。 結(jié)合圖3所示，迭代譯碼模塊22的工作原理如下步驟S301、比特節(jié)點(diǎn)處理單元221接收從串_并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊21輸出并行的軟比 牛寸fe息。步驟S302、比特節(jié)點(diǎn)處理單元221初始化。步驟S303、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元222更新校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息。步驟S304、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元222判斷是否滿足校驗(yàn)方程。步驟S305、比特節(jié)點(diǎn)處理單元221更新比特節(jié)點(diǎn)信息。步驟S306、判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到最大值？如是，則迭代結(jié)束，否則轉(zhuǎn)入步驟 S304。根據(jù)不同的情況，有三種不同編碼效率可供選擇，即0. 4,0. 6,0. 8。為更方便的說(shuō) 明設(shè)計(jì)思路，本實(shí)施以0. 4碼率為例來(lái)說(shuō)明0. 4碼率的LDPC碼為L(zhǎng)DPC (7493，3048)，經(jīng)過(guò)BCH編碼后進(jìn)入LDPC編碼器時(shí)的信 息位為3048bit，經(jīng)LDPC編碼后總位數(shù)為7493bit，其中加入校驗(yàn)位4445bit?，F(xiàn)將0. 4碼 率的LDPC校驗(yàn)矩陣劃分為若干個(gè)127X127的小方陣Ai,」，這樣得到新的校驗(yàn)矩陣H，其具有 24行、59列。每個(gè)子矩陣Ay是一個(gè)循環(huán)矩陣，每行每列都只包含一個(gè)“1”，其余都為“0”。 對(duì)新的校驗(yàn)矩陣H統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，其行重只有兩種7和8 ；列重有3、4、11三種。在本專(zhuān)利中不再分析0. 6和0. 8碼率的情況，只將行重和列重統(tǒng)計(jì)結(jié)果列在下表 中 其中，對(duì)于比特節(jié)點(diǎn)處理單元221而言，分析CTTB標(biāo)準(zhǔn)中三種碼率LDPC碼的結(jié) 構(gòu)，其校驗(yàn)矩陣H的稀疏特性和準(zhǔn)循環(huán)特性非常便于硬件的并行實(shí)現(xiàn)，但是完全并行會(huì)帶 來(lái)很大的資源消耗。本案考慮并串實(shí)現(xiàn)的方法，執(zhí)行多次得出最終結(jié)果。根據(jù)校驗(yàn)矩陣的 特點(diǎn)，校驗(yàn)矩陣可以劃分為59個(gè)列塊，其分別對(duì)應(yīng)著59個(gè)處理單元，即對(duì)應(yīng)著比特節(jié)點(diǎn)處 理單元221中59個(gè)并行比特節(jié)點(diǎn)更新單元，如圖4所示。圖4所示的是比特節(jié)點(diǎn)處理單元221中59個(gè)并行的變量節(jié)點(diǎn)處理單元，分別對(duì)應(yīng) 著校驗(yàn)矩陣中59個(gè)列塊。不同碼率在某一列塊中包含的單元陣或置換陣不相同。本案根 據(jù)CTTB標(biāo)準(zhǔn)中三種碼率在該列塊中包含單元陣或置換陣的最大個(gè)數(shù)作為該列塊對(duì)應(yīng)處理 單元的邊信息輸入個(gè)數(shù)。結(jié)合圖5所示。對(duì)于校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元222而言，其設(shè)計(jì)思路與比特節(jié)點(diǎn)處理單元 221相似，采取并串行的設(shè)計(jì)方法。由于0. 4,0. 6,0. 8碼率包含的行塊個(gè)數(shù)分別為35、23、 11，為了同時(shí)支持這三種碼率，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元222需要包含35個(gè)并行的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息 更新處理單元，該35個(gè)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息更新處理單元分別對(duì)應(yīng)校驗(yàn)矩陣中的35個(gè)行塊。同 樣，根據(jù)3種碼率在各個(gè)行塊中包含的單元陣或置換陣個(gè)數(shù)，進(jìn)而確定各個(gè)邊信息輸入個(gè) 數(shù)。存儲(chǔ)單元陣列223存儲(chǔ)比特節(jié)點(diǎn)處理單元221、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元222的計(jì)算中間 結(jié)果以及初始軟比特信息。由于比特節(jié)點(diǎn)信息和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息的存儲(chǔ)將消耗很大的隨機(jī)存 儲(chǔ)器(RAM)資源，故本案采用一種方法來(lái)減少RAM存儲(chǔ)資源開(kāi)銷(xiāo)。由于三種碼率在校驗(yàn)矩陣H35x59上的坐標(biāo)有重合，因此直觀的方法是在重合的坐標(biāo) 上共享一塊單元RAM，其余不重合的地方不能共享。通過(guò)分析校驗(yàn)矩陣，根據(jù)校驗(yàn)矩陣中的 各個(gè)校驗(yàn)塊的循環(huán)偏移有些是相同的，而循環(huán)偏移相同的校驗(yàn)塊有著相同的訪問(wèn)方法的特 點(diǎn)，將循環(huán)偏移相同的單元RAM合并成更大一塊RAM，其實(shí)現(xiàn)步驟如下1)統(tǒng)計(jì)三種碼率所有的循環(huán)偏移，得到總共61種循環(huán)偏移，每種循環(huán)偏移對(duì)應(yīng)一 塊合并的RAM ；2)針對(duì)每種循環(huán)偏移，統(tǒng)計(jì)每種碼率在該循環(huán)偏移下的校驗(yàn)塊個(gè)數(shù)及其坐標(biāo)；3)針對(duì)每種循環(huán)偏移，取三種碼率在該循環(huán)偏移下的校驗(yàn)塊個(gè)數(shù)的最大值作為合 并RAM中單元RAM的個(gè)數(shù)。假設(shè)把一個(gè)每個(gè)校驗(yàn)塊所需的RAM作為一個(gè)單元RAM的話，RAM合并前，三種碼率 所需的RAM總和為275+296+294 = 865個(gè)單元RAM，而通過(guò)考慮循環(huán)偏移歸類(lèi)且按最大值合 并之后，三種碼率總共需要438個(gè)單元RAM。這樣可以大大的減小了 RAM資源的開(kāi)銷(xiāo)，前后 比較后得到將近較少了 50%的資源。
權(quán)利要求
一種基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，其特征在于，包括前端通信處理機(jī)，用于將接收的幀體數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪分塊、解交織、解映射處理后，輸出軟比特信息；串-并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于在軟比特信息之前停補(bǔ)0，形成軟比特譯碼塊，且將軟比特譯碼塊并行輸出；迭代譯碼模塊，用于接收并行的軟比特譯碼塊信息，通過(guò)多次迭代譯碼輸出并行的硬比特?cái)?shù)據(jù)，并指示正確譯碼；并-串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將并行的硬比特?cái)?shù)據(jù)恢復(fù)成串行的硬比特?cái)?shù)據(jù)輸出，去除掉LDPC校驗(yàn)位和BCH校驗(yàn)位，解擾輸出成連續(xù)的傳輸流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，其特征在于，所述迭代 譯碼模塊包括比特節(jié)點(diǎn)處理單元，用于完成比特節(jié)點(diǎn)信息的更新以及硬判決；校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元，用于完成校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息的更新以及判斷是否滿足校驗(yàn)方程；存儲(chǔ)單元陣列，用于存儲(chǔ)器、保存比特節(jié)點(diǎn)信息和校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息；迭代譯碼控制單元，用于控制比特節(jié)點(diǎn)處理單元、校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)處理單元執(zhí)行迭代操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，其特征在于，所述比特 節(jié)點(diǎn)處理單元包括59個(gè)并行的變量節(jié)點(diǎn)處理單元，分別對(duì)應(yīng)LDPC校驗(yàn)矩陣中59個(gè)列塊， 且在0. 4,0. 6或0. 8編碼效率對(duì)應(yīng)在某一列塊中包含的單元陣或置換陣不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，其特征在于，所述校驗(yàn) 節(jié)點(diǎn)處理單元包括35個(gè)并行的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)信息更新處理單元，分別對(duì)應(yīng)LDPC校驗(yàn)矩陣中的 35個(gè)行塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，其特征在于，所述存儲(chǔ) 單元陣列根據(jù)LDPC校驗(yàn)矩陣中的各個(gè)校驗(yàn)塊的循環(huán)偏移有些是相同的，而循環(huán)偏移相同 的校驗(yàn)塊有著相同的訪問(wèn)方法的特點(diǎn)，將若干個(gè)循環(huán)偏移相同的RAM單元合并成一整塊存 儲(chǔ)量大的RAM單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，其特征在 于，所述前端通信處理機(jī)包括幀體數(shù)據(jù)裁剪模塊，用于將幀體數(shù)據(jù)根據(jù)解映射精度要求截成相應(yīng)位數(shù)的數(shù)據(jù)塊；解交織模塊，用于對(duì)幀體數(shù)據(jù)裁剪模塊裁剪出的數(shù)據(jù)塊執(zhí)行解交織操作；解映射模塊，用于根據(jù)不同的正交振幅調(diào)制模式，實(shí)現(xiàn)不同的軟比特解映射的計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于地面數(shù)字電視的高效LDPC譯碼器，其包括前端通信處理機(jī)，用于將接收的幀體數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪分塊、解交織、解映射處理后，輸出軟比特信息；串-并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于在軟比特信息之前停補(bǔ)0，形成軟比特譯碼塊，且將軟比特譯碼塊并行輸出；迭代譯碼模塊，用于接收并行的軟比特譯碼塊信息，通過(guò)多次迭代譯碼輸出并行的硬比特?cái)?shù)據(jù)，并指示正確譯碼；并-串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將并行的硬比特?cái)?shù)據(jù)恢復(fù)成串行的硬比特?cái)?shù)據(jù)輸出，去除掉LDPC校驗(yàn)位和BCH校驗(yàn)位，解擾輸出成連續(xù)的傳輸流。本發(fā)明解決了目前譯碼處理需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間、消耗較多資源的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04N7/20GK101867449SQ20101019287
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者王長(zhǎng)龍, 陳燕生 申請(qǐng)人:深圳國(guó)微技術(shù)有限公司